配線基板、実装構造体および電子装置
【課題】電子部品との接続信頼性を向上させる要求に応える配線基板を提供すること。
【解決手段】金属板２と、複数の絶縁層３および絶縁層３上に配された導電層４を有し、金属板２の少なくとも一主面上に配された配線層５とを備え、絶縁層３は、金属板２の一主面に接して設けられた、金属板２よりも平面方向の熱膨張率が大きい樹脂を主成分とする第１の絶縁層６と、第１の絶縁層６上に積層された、金属板２よりも平面方向の熱膨張率が小さい第２の絶縁層７とを具備しており、第２の絶縁層７は、無機絶縁材料から成る互いに接続した複数の第１粒子を含んでいるとともに、第１粒子同士の間隙に第１の絶縁層６の一部が介在している配線基板１である。配線層５と金属板２との熱膨張差を小さくすることができ、電子部品との接続信頼性を向上させることができる。
【解決手段】金属板２と、複数の絶縁層３および絶縁層３上に配された導電層４を有し、金属板２の少なくとも一主面上に配された配線層５とを備え、絶縁層３は、金属板２の一主面に接して設けられた、金属板２よりも平面方向の熱膨張率が大きい樹脂を主成分とする第１の絶縁層６と、第１の絶縁層６上に積層された、金属板２よりも平面方向の熱膨張率が小さい第２の絶縁層７とを具備しており、第２の絶縁層７は、無機絶縁材料から成る互いに接続した複数の第１粒子を含んでいるとともに、第１粒子同士の間隙に第１の絶縁層６の一部が介在している配線基板１である。配線層５と金属板２との熱膨張差を小さくすることができ、電子部品との接続信頼性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器（例えば、各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ機器およびその周辺機器）等に使用される配線基板、この配線基板に電子部品を実装した実装構造体、およびこの実装構造体を有する電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に使用される電子部品の高機能化に伴い電子部品の発熱量が増大してきている。そこで、電子部品で発生した熱を効率的に放出させるため、配線基板の芯材に金属板を使用することがある。
【０００３】
特許文献１には、芯材となる金属板と、この金属板の表裏両面に被覆された樹脂および導電層から成る配線層とを備えた、メタルコア基板が記載されている。
【０００４】
ところで、一般的に金属と樹脂とは互いの熱膨張率が異なり、メタルコア基板に熱が印加された場合に、金属板と絶縁物との平面方向の熱膨張差が大きくなるため、金属板と配線層との境界面に応力が印加され、この応力によって金属板から配線層が剥離するおそれがある。
【０００５】
その結果、メタルコア基板の接続信頼性が低下し、ひいては実装構造体の電気的信頼性が低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５３５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電子部品との接続信頼性を向上させる要求に応える配線基板、この配線基板に電子部品を実装した実装構造体、およびこの実装構造体を有する電子装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態に係る配線基板は、金属板と、複数の絶縁層および該複数の絶縁層上に配された導電層を有し、前記金属板の少なくとも一主面上に配された配線層とを備え、
該配線層の前記複数の絶縁層は、前記金属板の前記一主面に接して設けられた、前記金属板よりも平面方向の熱膨張率が大きい樹脂を主成分とする第１の絶縁層と、該第１の絶縁層に接するように該第１の絶縁層上に積層された、前記金属板よりも平面方向の熱膨張率が小さい第２の絶縁層とを具備しており、該第２の絶縁層は、無機絶縁材料から成る互いに接続した複数の第１粒子を含んでいるとともに、該複数の第１粒子同士の間隙に前記第１の絶縁層の一部が介在していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一形態に係る配線基板によれば、金属板の一主面に配された配線層が、金属板よりも平面方向の熱膨張率が大きい第１の絶縁層と、金属板よりも平面方向の熱膨張率が小さい第２の絶縁層とから構成され、かつ第２の絶縁層と第１の絶縁層とを積層して、第２の絶縁層に含まれている互いに接続した複数の第１粒子の間隙に第１の絶縁層の一部が介在していることにより、第１の絶縁層の熱膨張を第２の絶縁層が抑制するため、配線層
と金属板との熱膨張差を小さくすることができ、電子部品との接続信頼性を向上させることができ、配線基板の信頼性を向上させることができる。また、ひいては、電子部品が実装された実装構造体、およびこの実構造体を有する電子装置についての電気的な信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る配線基板の断面図である。
【図２】図１に示した配線基板の第２の絶縁層の拡大断面図である。
【図３】図１と異なる他の配線基板の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る実装構造体の断面図である。
【図５】図４とは異なる実装構造体の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電子装置の断面図である。
【図７】配線基板が有する金属板に形成されたスルーホール周辺の拡大断面図である。
【図８】配線基板が有する金属板に形成された切り欠き部周辺の拡大断面図である。
【図９】図１に示した配線基板に係る金属板を準備する工程を説明する断面図である。
【図１０】図１に示した配線基板の積層シートを準備する工程を説明する断面図である。
【図１１】図１に示した配線基板に係る複数の絶縁層を作製する工程を説明する断面図である。
【図１２】図１に示した配線基板に係るスルーホール導体を作製する準備をする工程を説明する断面図である。
【図１３】図１に示した配線基板に係るスルーホール導体を作製する工程を説明する断面図である。
【図１４】図１に示した配線基板に係る埋め込み絶縁体を作製する工程を説明する断面図である。
【図１５】図１に示した配線基板に係る配線層を作製する工程を説明する断面図である。
【図１６】図１に示した配線基板に係る配線層の積層工程を説明する断面図である。
【図１７】図６に示した電子装置の第１実装構造体に係る配線層を除去する工程を説明する断面図である。
【図１８】図６に示した電子装置の第１実装構造体に係る樹脂前駆体を塗布する工程を説明する断面図である。
【図１９】図６に示した電子装置の第１実装構造体に係る凹部および第２のハンダボールを作製する工程を説明する断面図である。
【図２０】図６に示した電子装置の第２実装構造体を準備する工程を説明する断面図である。
【図２１】図６に示した電子装置を作製する工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜配線基板＞
以下、本発明の一実施形態に係る配線基板について、図１、図２および図７を用いて説明する。
【００１２】
図１に示した配線基板１は、金属板２と、金属板２の両主面に設けられ、各々で複数の絶縁層３および導電層４を有する複数の配線層５とを有しており、金属板２の両主面の配線層５同士が、金属板２を貫通したスルーホール導体２１によって電気的に接続されている。
【００１３】
金属板２は、例えば銅、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの合金等の高伝熱性の金属によって形成されており、配線基板１上に設けられる電子部品が発する熱を放出するための放熱部材として機能するとともに、配線基板１の芯材として機能する。金属板２は、端面が露出しているため、この端面から良好に熱が放出される。この金属板２は、熱伝導率が例えば５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上４３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されており、各方向の熱膨張率が例えば１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下に設定されている。
【００１４】
なお、熱伝導率は、ＪＩＳＣ２１４１−１９９２に準じた測定方法により、例えばレーザフラッシュ法で測定される。熱膨張率は、市販のＴＭＡ（Thermo-Mechanical Analysis）装置を用いてＪＩＳＫ７１９７−１９９１に準じた測定方法により測定される。
【００１５】
配線層５は、上述した金属板２の両主面に複数ずつ（本実施形態では３層ずつ）積層されており、各々が複数の絶縁層３および複数の絶縁層３上に配された導電層４を有している。具体的には、配線層５は、金属板２側から、第１の絶縁層６、第２の絶縁層７および導電層４の順に積層された構成を有している。なお、配線層５の積層数は、１層以上であれば何層でも構わず、また金属板２の一主面側または他主面側で積層数が異なっていても構わない。
【００１６】
第１の絶縁層６は、基層部６Ａと、基層部６Ａの主面に接続され、後述する第２の絶縁層７内の間隙中に充填された充填部６Ｂとを有している。基層部６Ａは、金属板２と導電層４との絶縁および金属板２と第２の絶縁層７との接着を図り、充填部６Ｂは、第１の絶縁層６と第２の絶縁層７との密着性を高めている。
【００１７】
この第１の絶縁層６は樹脂材料を主成分として形成される。樹脂材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等が挙げられる。なお、第１の絶縁層６の各方向の熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下に、ヤング率は０．５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下にそれぞれ設定されている。なお、ヤング率は、例えばＭＴＳシステムズ社製Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｏｒ ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。
【００１８】
第２の絶縁層７は、第１の絶縁層６の樹脂材料よりも熱膨張率の小さい無機絶縁材料で形成された多数の粒子から成る。かかる粒子は第１粒子８と、第１粒子８よりも粒径が大きい第２粒子９とを有しており、例えば第１粒子８の粒径は例えば３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、第２粒子９の粒径は０．５μｍ以上５μｍ以下となっている。
【００１９】
このような第１粒子８および第２粒子９は、各第２粒子９間に粒径の小さな多数の第１粒子８が充填された形で配置されている。そして、図２に示すように、充填された第１粒子８同士が互いに結合するとともに、第２粒子９とその周囲に配された多数の第１粒子８とが互いに結合することにより、第２粒子９同士が多数の第１粒子８を介して接着されている。
【００２０】
また、第１粒子８同士あるいは第１粒子８と第２粒子９との結合は、ある程度の粒形を保持したまま互いの外周の一部で結合している。これは、一般的なセラミックスの焼結のように、セラミック粒子が粒子間の間隙を消滅させるように粒成長し、これら粒成長した粒子同士がその表面の大部分で結合するのとは、結合状態が異なる。本実施形態では、第２の絶縁層７は、同絶縁層７中における多数の粒子間の間隙は、多数の粒子の結合により消滅せず、ある程度の粒形を保持したまま結合した多数の粒子間に残存する。この間隙は、三次元的に見れば互いに連結し、例えば、網目状をなしている。
【００２１】
そして、第２の絶縁層７内における粒子間の間隙には、上述した第１の絶縁層６の充填部６Ｂが介在している。かかる充填部６Ｂは、第１粒子８あるいは第２粒子９と接着しており、これによって、第１の絶縁層６は、単に第２の絶縁層７の主面に対して接着するのみならず、第２の絶縁層７の間隙の内面にも接着することとなり、第１の絶縁層６と第２の絶縁層７との接着面積が大きくなり、第１の絶縁層６と第２の絶縁層７とが強固に接着される。その結果、配線基板１に熱が印加された場合に、金属板２よりも熱膨張係数の大きい第１の絶縁層６が熱膨張しようとしても、その熱膨張が熱膨張係数の小さい第２の絶縁層７によって良好に抑制され、熱膨張係数が第１の絶縁層６よりも小さくなる。それゆえ、配線層５と金属板２との熱膨張の差が小さくなり、両者の界面における熱応力が緩和され、金属板２と複数の配線層５との剥離を良好に抑制できる。
【００２２】
なお、第２の絶縁層７は、３５体積％以下の間隙を有しており、その間隙中に第１の絶縁層６の樹脂が充填されている。また、第２の絶縁層７の６５体積％以上を第１粒子８および第２粒子９が占めており、そのうち第１粒子８は２０体積％以上４０体積％以下含まれており、第２粒子９は６０体積％以上８０体積％以下含まれている。第１粒子８および第２粒子９を構成する無機絶縁材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム等が挙げられる。これらの材料によって形成された第２の絶縁層７の各方向の熱膨張率は、例えば０．６ｐｐｍ／℃以上３ｐｐｍ／℃以下に、ヤング率は１００ＧＰａ以上１５０ＧＰａ以下にそれぞれ設定されている。
【００２３】
また、第２の絶縁層７は、第１の絶縁層６に比較してヤング率が高く、十分に剛性があるため、図３に示すように、第２の絶縁層７を第１の絶縁層６よりも薄く形成しても、樹脂と粒子との熱膨張差から生じる熱応力によって第２の絶縁層７が破壊されることなく、第１の絶縁層６の熱膨張を抑制することができる。その結果、配線層５を薄型化することが可能となり、配線基板５に実装された電子部品の熱を金属板２に効率的に伝導して放熱することができ、ひいては配線基板の信頼性を向上させる。
【００２４】
また、第２の絶縁層７は、第１粒子８よりも粒径の大きな第２粒子９を含んで構成されている。したがって、第１粒子８同士の結合が破壊されることで生じた亀裂が第２粒子９にまで達したとしても、この亀裂が粒径の大きい第２粒子９の表面に沿って迂回するように伸長することになるため、亀裂の伸長に大きなエネルギーが必要となる。その結果、亀裂の伸長を低減でき、第２の絶縁層７が破壊されることを良好に防止できる。
【００２５】
第１粒子８および第２粒子９は、互いに同じ材料で形成しても、異なる材料で形成しても構わないが、同じ材料で形成した方が、粒子同士の結合が強固になり、第２の絶縁層７に生じるクラックを抑制するため好ましい。
【００２６】
導電層４は、各第２の絶縁層７上に部分的に配され、例えば銅等の導電材料によって形成される。また、各配線層５の導電層４同士は、厚み方向に互いに間をあけて配され、ビア導体１８によって上下層の互いの導電層４が電気的に接続されている。なお、導電層４およびビア導体１８は、例えば鉛、錫、銀、金、銅、亜鉛、ビスマス、インジウムまたはアルミニウム等の導電材料によって構成されている。
【００２７】
一方、金属板２および金属板２に接する配線層５の第１および第２の絶縁層６、７には、図７に示すように、これらの厚み方向に貫通する複数のスルーホール１９が設けられ、これらスルーホール１９内にスルーホール絶縁層２０を介してスルーホール導体２１が設けられている。
【００２８】
スルーホール導体２１は、図７に示すように、内部に埋め込み絶縁体２２が充填された筒状体から成り、例えば銅、銀、金、ニッケルまたはクロム等の導電材料により形成され
、金属板２とこの金属板２の両主面に配された一対の複数の絶縁層３を貫通した、スルーホール１９内のスルーホール絶縁層２０の内面に形成され、配線層５同士を電気的に接続している。
【００２９】
なお、スルーホール絶縁層２０は、スルーホール導体２１と金属板２とが接触してスルーホール導体２１同士が電気的に短絡することを良好に防止するためのものである。また、スルーホール絶縁層２０および埋め込み樹脂２２は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料から成る。
【００３０】
＜配線基板の製造方法＞
次に、上述した配線基板１の製造方法について、図９〜図１６を用いて説明する。
【００３１】
（１）まず、図９に示すように、金属板２を準備する。
【００３２】
金属板２は、例えば銅、アルミニウムまたはニッケル等の高伝熱性材料から成る板体に、金属板２の両主面に積層される配線層５同士を電気的に接続するための複数のスルーホール１９を従来周知のエッチング技術等で形成することによって作製される。
【００３３】
なお、金属板２と複数の積層シート３’との接着強度を向上させるために、金属板２の表面を粗化してもよい。金属板２表面の粗化は、例えば蟻酸を主成分とするエッチング液等で金属板２の表面に微細な凹凸を形成することによって行なう。
【００３４】
（２）次に、図１０に示すように、第２の絶縁層７と、第１の絶縁層６に対応する未硬化の樹脂シート６’と、それらを支持する導電性支持体２７とから成る一対の積層シート３’を準備する。
【００３５】
積層シート３’は、次の方法によって作製される。まず、銅箔等の導電性支持体２７上に、多数の第１粒子８および第２粒子９を含む無機絶縁ゾルを塗布し、例えば１５０℃〜２３０℃で２時間加熱することにより、無機絶縁ゾルを乾燥させて支持体１７上に第２の絶縁層７を形成する。この無機絶縁ゾルは、粒径が微小な範囲、例えば１１０ｎｍ以下に設定された多数の第１粒子８を含んでいるため、１５０℃〜２３０℃程度の熱で第１粒子８の表面の原子が活性化し、第１粒子８と第２粒子９とが、および第１粒子８同士が結合し、これによって、粒子８、９同士が強固に結合した第２の絶縁層７が形成される。なお、第２の絶縁層７の内部には粒子間に間隙が形成されている。
【００３６】
一方、樹脂シート６’を別途準備するため、未硬化樹脂を溶剤に溶かしたワニスをＰＥＴフィルム上に塗布し、これを乾燥させることによりＰＥＴフィルム状に樹脂シート６’を形成する。なお、未硬化とは、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ−ステージまたはＢ−ステージの状態である。
【００３７】
そして、例えば真空ラミネーター、ロールラミネーターあるいは真空プレスによって樹脂シート６’を第２の絶縁層７と接するように貼り合わせ、しかる後、ＰＥＴフィルムを樹脂シート６’から剥離することで、積層シート３’が作製される。この貼り合わせの工程では、貼り合わせ時に加圧するともに、樹脂が熱硬化しない温度範囲（樹脂のガラス転移点温度以上、重合開始温度未満）で樹脂シート６’を加熱することにより、樹脂シート６’の樹脂を流動化させ、この流動化した樹脂を第２の絶縁層７の間隙中に充填させる。
【００３８】
なお、導電性支持体２７は、後にパターニングされることでスルーホール導体１２の一部となる。
【００３９】
（３）次に、図１１に示すように、一対の積層シート３’を金属板２の両主面に積層した状態で、この積層体の両主面を加圧しながら加熱する。
【００４０】
積層シート３’は、樹脂シート６’が金属板に接するように積層される。
【００４１】
加熱は、例えば１７０℃〜２２０℃の温度で行なわれ、かかる加熱によって樹脂シート６’を熱硬化させる。この樹脂シート６’の加熱温度がガラス転移点温度を超えると、樹脂が流動化し、この流動化した樹脂が金属板２のスルーホール１９の内部に充填される。そして、さらに加熱が進み加熱温度が樹脂の重合開始温度を超えると、充填された樹脂が熱硬化する。この熱硬化した樹脂のうち、スルーホール内部の樹脂は、後の工程で加工されることでスルーホール絶縁層２０と成り、また、金属板２の両主面上の樹脂は、第１の絶縁層６の基層部６Ａと成り、第２の絶縁層７の間隙に充填された樹脂は、第１の絶縁層６の充填部６Ｂとなる。
【００４２】
（４）続いて、図１２に示すように、導電性支持体２７、第１の絶縁層６、第２の絶縁層７およびスルーホール１９に充填された樹脂を貫通する貫通穴を形成する。
【００４３】
貫通穴は、例えばドリル加工やレーザー加工等によって形成される。
【００４４】
（５）次に、図１３に示すように、前記貫通穴の内面および導電性支持体２７の上面全体に対して、導電材料を被着させ、これを従来周知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術等によってパターニングすることにより、スルーホール導体２１を形成する。
【００４５】
導電材料は、例えば無電解めっき法あるいは電気めっき法により、貫通穴の内壁に被着される。
【００４６】
（６）続いて、図１４に示すように、円筒状のスルーホール導体２１の内部に、樹脂材料等を充填し、埋め込み絶縁体２２を形成する。
【００４７】
埋め込み絶縁体２２は、流動性を有した未硬化樹脂を、スルーホール導体２１の内面に充填し、これを熱硬化させて形成される。
【００４８】
（７）次に、図１５に示すように、第２の絶縁層７上に導電層４を、スルーホール導体２１の端面および埋め込み絶縁体２２を覆うように形成し、第１の絶縁層６、第２の絶縁層７および導電層４から成る配線層５を形成する。
【００４９】
導電層４は、例えば従来周知のセミアディティブ法あるいはサブトラクティブ法等により、所定のパターンに形成される。
【００５０】
（８）その後は、図１６に示すように、（２）、（３）および（７）の工程を順次繰り返すことにより、配線層５が順次積層される。また、必要に応じて、互いに離間した導電層４同士を電気的に接続するためのビア導体１８を配線層５に形成する。
【００５１】
ビア導体１８は、上記（３）および（７）の間のタイミングで、例えばＹＡＧレーザー装置または炭酸ガスレーザー装置により、第１の絶縁層６および第２の絶縁層７にレーザー光を照射し、第１の絶縁層６および第２の絶縁層７を貫通するビアホールを形成するとともに、このビアホール内に、従来周知のセミアディティブ法あるいはサブトラクティブ法等によって導電材料を被着させることで形成される。
【００５２】
以上の工程を経て、配線基板１が完成する。
【００５３】
＜実装構造体＞
次に、図４に示した、配線基板に電子部品が実装された実装構造体について説明する。
【００５４】
実装構造体１７は、配線基板１Ａと、配線基板１Ａの一主面に第１のハンダボール１４を介して実装された電子部品１０と、配線基板１Ａと第１の電子部品１０との間に配されたアンダーフィル２６とを備えたものである。
【００５５】
本実施形態における配線基板１Ａは、基本的な構成は上述した配線基板１と同様であるが、配線基板１Ａにおいては、配線層５の導電層４の一部を露出するように、金属板２の両主面にそれぞれ第１および第２のソルダーレジスト層２４、２５が形成されている点、および第２のソルダーレジスト層２５より露出した導電層４上に、マザーボードとの接続するための第２のハンダボール１５が配されている点が、配線基板１と異なっている。第１および第２のソルダーレジスト層２４、２５は、電子部品を配線基板１Ａに実装する際、および配線基板１Ａをマザーボートへ実装する際に、第１および第２のハンダボール１４、１５が導電層４上で濡れ広がることを抑制し、所望の箇所以外の導電層４に半田が付着することを良好に防止するためのものである。
【００５６】
配線基板１Ａに実装された第１の電子部品１０は、例えばＬＳＩおよびメモリチップ等が挙げられ、例えば複数の第１のハンダボール１４を介してフリップチップ実装等により配線基板１Ａに実装される。
【００５７】
アンダーフィル２６は、配線基板１Ａと第１の電子部品１０との間に充填され、配線基板１Ａと第１の電子部品１０との接続面を保護するためのものであり、例えばエポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂等の樹脂材料により形成される。
【００５８】
＜実装構造体１７の変形例＞
実装構造体１７の変形例として、図５のような実装構造体１７Ａを示す。
【００５９】
実装構造体１７Ａは、実装構造体１７とは配線基板の構成が異なっている。具体的には、実装構造体１７の配線基板１Ａでは、配線層５が金属板２の両主面に設けられていたのに対して、本例における実装構造体１７Ａの配線基板１Ｂでは、金属板２の一主面にのみ配線層５が設けられ、金属板２の他主面が雰囲気中に露出している点で異なる。また、配線基板１Ａでは、第２のハンダボール１３Ｂが金属板２の他主面に配されていたのに対し、本例の配線基板１Ｂでは、第１の電子部品１０の周辺に第２のハンダボール１５が配されている点で、実装構造体１７と異なる。
【００６０】
本例では、このような構成としても実装構造体１７と同様の効果を奏することに加え、金属板２の他主面が雰囲気中に露出していることから、この他主面と外部との間に伝熱を遮るものがなくなり、前記他主面を介して外部に良好に放熱され、実装構造体１７よりもさらに放熱効率を向上させるという顕著な効果を奏する。
【００６１】
＜電子装置＞
次に、図６に示した、電子装置２９について説明する。
【００６２】
図６に示した電子装置２９は、配線基板１Ｃの一主面に第１の電子部品１０が実装された第１実装構造体１７Ｂと、回路基板１２に第２の電子部品１１が実装された第２実装構造体１７Ｃとを備えている。そして、第１実装構造体１７Ｂが、第２実装構造体１７Ｃが有する第２の電子部品１１を覆うように配され、第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体
１７Ｃとが第２のハンダボール１５を介して電気的に接続されている。
【００６３】
第１実装構造体１７Ｂは、先に述べた実装構造体１７と基本的な構成は共通しているが、配線基板の構成が異なっている。具体的には、第１実装構造体１７Ｂの配線基板１Ｃにおいては、金属板２の他主面に設けられた配線層５が凹部を有し、この凹部から金属板２の一部が露出している点で、実装構造体１７の配線基板１Ａとは異なっている。
【００６４】
一方、第２実装構造体１７Ｃは、上述した通り回路基板１２の一主面において、第２の電子部品１１が実装されており、回路基板１２の他主面において、マザーボートと接続するための第３のハンダボール１６を有している。回路基板１２は、第２の電子部品１１を支持する支持部材として機能するとともに、第２の電子部品１１を図示しないマザーボードに電気的に接続するための接続部材として機能するものであり、第３のハンダボール１６によってマザーボードに実装される。
【００６５】
この回路基板１２は、上述した支持部材としての機能ならびに接続部材としての機能を満たす構成であれば、特定の構成に限定されないが、第１実装構造体１７Ｂおよび第２実装構造体１７Ｃの間に印加される熱応力を緩和するために、回路基板１２が、配線基板１〜１Ｃが有する配線層５を順次積層した構成を有することが好ましい。その結果、回路基板１２と配線基板１との熱膨張の差を小さくすることができる。
【００６６】
第２の電子部品１１には、第１の電子部品１０と同様に、例えば発生熱量の大きいＬＳＩおよびメモリチップ等が挙げられる。
【００６７】
そして、第２実装構造体１７Ｃの第２の電子部品１１は、第１実装構造体１７Ｂの配線基板１Ｃが有する凹部に収容され、接着剤２８を介して凹部内から露出する金属板２に接続されている。これにより、第２の電子部品１１が発する熱を、金属板２を介して良好に放出することができる。
【００６８】
なお、接着剤２８は、伝熱性の良い接着材料、例えば未硬化の樹脂材料に銀あるいは銅等の金属粉末を５０体積％〜７０体積％程度、高充填したものが挙げられる。
【００６９】
また、第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃとの間には、第２のハンダボール１５の高さがソルダーレジスト層２５の厚みよりも大きいことに起因して、空間が形成されている。この空間は、樹脂材料等で埋めても構わないが、樹脂材料で埋めずに空気を導入し、この空気を循環させることにより、放熱効率をより向上させることができる。
【００７０】
＜電子装置の製造方法＞
次に、上述した電子装置２９の製造方法を説明する。
【００７１】
（１）まず、第１実装構造体１７Ｂを準備する。
【００７２】
第１実装構造体１７Ｂは、具体的には次のように作製される。まず、上述した配線基板１を準備し、この配線基板１の金属板２の他主面において、配線層５の一部を従来周知のサンドブラスト法によって除去することにより、金属板２の一部を露出させる（図１７参照）。
【００７３】
次に、金属板２の露出面を覆うように、ソルダーレジスト層２５に対応するフィルム状の樹脂前駆体２５’を貼り付ける（図１８参照）。
【００７４】
続いて、従来周知のフォトリソグラフィ技術等により、樹脂前駆体２５’の一部を除去
することによって、再び金属板２の一部を露出させるように配線層５の一部に凹部を形成するとともに、導電層４の一部を露出させる。
【００７５】
そして、露出した導電層４の一部に、例えばスクリーン印刷法によって第２のハンダボール１５を形成し、第１の電子部品１０を実装することによって第１実装構造体１７Ｂが作製される（図１９参照）。
【００７６】
（２）次に、図２０に示すように、第２実装構造体１７Ｃを準備する。
【００７７】
第２実装構造体１７Ｃは、まず、回路基板１２を準備し、この回路基板１２に対して、第２の電子部品１１を実装することによって作製される。なお、回路基板１２としては、従来周知の有機配線基板が用いられる。
【００７８】
（３）最後に、図２１に示すように、第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃとを接続する。
【００７９】
第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃとの接続は、まず、第２実装構造体１７Ｃが有する第２の電子部品１１の第１実装構造体１７Ｂとの接続面に接着剤２８を塗布する。
【００８０】
次に、第１実装構造体１７Ｂの凹部に第２実装構造体１７Ｃの第２の電子部品１１が収容されるように、第１実装構造体１７Ｂを、第２実装構造体１７Ｃ上に位置合わせし、載置する。
【００８１】
続いて、第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃとの積層体を加熱することによって、第１実装構造体１７Ｂが有する第２のハンダボール１５をリフローするとともに、接着剤２８を熱硬化させることによって第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃが接続され、これによって電子装置２９が完成する。
【００８２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良が可能である。
【００８３】
例えば、上記の実施形態に係る配線基板１〜１Ｃでは、金属板２の両主面に設けた電気的な接続を、スルーホール導体２１を介して行なっていたが、金属板２の端部に設けられた配線２３を介して電気的に接続してもよい。その金属板２の端面に設けられた配線２３は、金属板２の端面において切り欠き部を形成して、この切り欠き部の内面に設けるようにしてもよい。金属板２の切り欠き部内面に設けられた配線２３は、図９に示すように、切り欠き部の内面に樹脂体を介して設けられ、スルーホール導体２１の代わりに、金属板２の両主面を電気的に接続するものである。なお、切り欠き部の内面に設けられる配線２３は、配線基板１〜１Ｃを多数個取りするための母基板を、スルーホール導体２１をほぼ半分に分割するように切断することによって形成される。このような方法により、配線２３を形成すれば、スルーホール導体２１を形成することに比較して、金属板２に設けられた樹脂部の体積が小さくなり、放熱効率をより向上させることができる点で好ましい。
【００８４】
また、上述した電子装置２９においては、第２の電子部品１１を金属板２に接着剤２８を介して接続するようにしたが、接着剤はなくても構わない。この場合、第２の電子部品１１を金属板２に接触させることにより、第２の電子部品１１の熱を良好に金属板２に伝熱させることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 配線基板
２ 金属板
３ 絶縁層
３’ 積層シート
４ 導電層
５ 配線層
６ 第１の絶縁層
６’ 樹脂シート
６Ａ 基層部
６Ｂ 充填部
７ 第２の絶縁層
８ 第１粒子
９ 第２粒子
１０ 第１の電子部品
１１ 第２の電子部品
１２ 電子装置
１３ 回路基板
１４ 第１のハンダボール
１５ 第２のハンダボール
１６ 第３のハンダボール
１７、１７Ａ 実装構造体
１７Ｂ 第１実装構造体
１７Ｃ 第２実装構造体
１８ ビア導体
１９ スルーホール
２０ スルーホール絶縁層
２１ スルーホール導体
２２ 埋め込み絶縁体
２３ 配線
２４ 第１のソルダーレジスト層
２５ 第２のソルダーレジスト層
２５’ 前駆体
２６ アンダーフィル
２７ 支持体
２８ 接着剤
２９ 電子装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器（例えば、各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ機器およびその周辺機器）等に使用される配線基板、この配線基板に電子部品を実装した実装構造体、およびこの実装構造体を有する電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に使用される電子部品の高機能化に伴い電子部品の発熱量が増大してきている。そこで、電子部品で発生した熱を効率的に放出させるため、配線基板の芯材に金属板を使用することがある。
【０００３】
特許文献１には、芯材となる金属板と、この金属板の表裏両面に被覆された樹脂および導電層から成る配線層とを備えた、メタルコア基板が記載されている。
【０００４】
ところで、一般的に金属と樹脂とは互いの熱膨張率が異なり、メタルコア基板に熱が印加された場合に、金属板と絶縁物との平面方向の熱膨張差が大きくなるため、金属板と配線層との境界面に応力が印加され、この応力によって金属板から配線層が剥離するおそれがある。
【０００５】
その結果、メタルコア基板の接続信頼性が低下し、ひいては実装構造体の電気的信頼性が低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５３５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電子部品との接続信頼性を向上させる要求に応える配線基板、この配線基板に電子部品を実装した実装構造体、およびこの実装構造体を有する電子装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態に係る配線基板は、金属板と、複数の絶縁層および該複数の絶縁層上に配された導電層を有し、前記金属板の少なくとも一主面上に配された配線層とを備え、
該配線層の前記複数の絶縁層は、前記金属板の前記一主面に接して設けられた、前記金属板よりも平面方向の熱膨張率が大きい樹脂を主成分とする第１の絶縁層と、該第１の絶縁層に接するように該第１の絶縁層上に積層された、前記金属板よりも平面方向の熱膨張率が小さい第２の絶縁層とを具備しており、該第２の絶縁層は、無機絶縁材料から成る互いに接続した複数の第１粒子を含んでいるとともに、該複数の第１粒子同士の間隙に前記第１の絶縁層の一部が介在していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一形態に係る配線基板によれば、金属板の一主面に配された配線層が、金属板よりも平面方向の熱膨張率が大きい第１の絶縁層と、金属板よりも平面方向の熱膨張率が小さい第２の絶縁層とから構成され、かつ第２の絶縁層と第１の絶縁層とを積層して、第２の絶縁層に含まれている互いに接続した複数の第１粒子の間隙に第１の絶縁層の一部が介在していることにより、第１の絶縁層の熱膨張を第２の絶縁層が抑制するため、配線層
と金属板との熱膨張差を小さくすることができ、電子部品との接続信頼性を向上させることができ、配線基板の信頼性を向上させることができる。また、ひいては、電子部品が実装された実装構造体、およびこの実構造体を有する電子装置についての電気的な信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る配線基板の断面図である。
【図２】図１に示した配線基板の第２の絶縁層の拡大断面図である。
【図３】図１と異なる他の配線基板の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る実装構造体の断面図である。
【図５】図４とは異なる実装構造体の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る電子装置の断面図である。
【図７】配線基板が有する金属板に形成されたスルーホール周辺の拡大断面図である。
【図８】配線基板が有する金属板に形成された切り欠き部周辺の拡大断面図である。
【図９】図１に示した配線基板に係る金属板を準備する工程を説明する断面図である。
【図１０】図１に示した配線基板の積層シートを準備する工程を説明する断面図である。
【図１１】図１に示した配線基板に係る複数の絶縁層を作製する工程を説明する断面図である。
【図１２】図１に示した配線基板に係るスルーホール導体を作製する準備をする工程を説明する断面図である。
【図１３】図１に示した配線基板に係るスルーホール導体を作製する工程を説明する断面図である。
【図１４】図１に示した配線基板に係る埋め込み絶縁体を作製する工程を説明する断面図である。
【図１５】図１に示した配線基板に係る配線層を作製する工程を説明する断面図である。
【図１６】図１に示した配線基板に係る配線層の積層工程を説明する断面図である。
【図１７】図６に示した電子装置の第１実装構造体に係る配線層を除去する工程を説明する断面図である。
【図１８】図６に示した電子装置の第１実装構造体に係る樹脂前駆体を塗布する工程を説明する断面図である。
【図１９】図６に示した電子装置の第１実装構造体に係る凹部および第２のハンダボールを作製する工程を説明する断面図である。
【図２０】図６に示した電子装置の第２実装構造体を準備する工程を説明する断面図である。
【図２１】図６に示した電子装置を作製する工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜配線基板＞
以下、本発明の一実施形態に係る配線基板について、図１、図２および図７を用いて説明する。
【００１２】
図１に示した配線基板１は、金属板２と、金属板２の両主面に設けられ、各々で複数の絶縁層３および導電層４を有する複数の配線層５とを有しており、金属板２の両主面の配線層５同士が、金属板２を貫通したスルーホール導体２１によって電気的に接続されている。
【００１３】
金属板２は、例えば銅、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの合金等の高伝熱性の金属によって形成されており、配線基板１上に設けられる電子部品が発する熱を放出するための放熱部材として機能するとともに、配線基板１の芯材として機能する。金属板２は、端面が露出しているため、この端面から良好に熱が放出される。この金属板２は、熱伝導率が例えば５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上４３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定されており、各方向の熱膨張率が例えば１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下に設定されている。
【００１４】
なお、熱伝導率は、ＪＩＳＣ２１４１−１９９２に準じた測定方法により、例えばレーザフラッシュ法で測定される。熱膨張率は、市販のＴＭＡ（Thermo-Mechanical Analysis）装置を用いてＪＩＳＫ７１９７−１９９１に準じた測定方法により測定される。
【００１５】
配線層５は、上述した金属板２の両主面に複数ずつ（本実施形態では３層ずつ）積層されており、各々が複数の絶縁層３および複数の絶縁層３上に配された導電層４を有している。具体的には、配線層５は、金属板２側から、第１の絶縁層６、第２の絶縁層７および導電層４の順に積層された構成を有している。なお、配線層５の積層数は、１層以上であれば何層でも構わず、また金属板２の一主面側または他主面側で積層数が異なっていても構わない。
【００１６】
第１の絶縁層６は、基層部６Ａと、基層部６Ａの主面に接続され、後述する第２の絶縁層７内の間隙中に充填された充填部６Ｂとを有している。基層部６Ａは、金属板２と導電層４との絶縁および金属板２と第２の絶縁層７との接着を図り、充填部６Ｂは、第１の絶縁層６と第２の絶縁層７との密着性を高めている。
【００１７】
この第１の絶縁層６は樹脂材料を主成分として形成される。樹脂材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等が挙げられる。なお、第１の絶縁層６の各方向の熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下に、ヤング率は０．５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下にそれぞれ設定されている。なお、ヤング率は、例えばＭＴＳシステムズ社製Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｏｒ ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。
【００１８】
第２の絶縁層７は、第１の絶縁層６の樹脂材料よりも熱膨張率の小さい無機絶縁材料で形成された多数の粒子から成る。かかる粒子は第１粒子８と、第１粒子８よりも粒径が大きい第２粒子９とを有しており、例えば第１粒子８の粒径は例えば３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、第２粒子９の粒径は０．５μｍ以上５μｍ以下となっている。
【００１９】
このような第１粒子８および第２粒子９は、各第２粒子９間に粒径の小さな多数の第１粒子８が充填された形で配置されている。そして、図２に示すように、充填された第１粒子８同士が互いに結合するとともに、第２粒子９とその周囲に配された多数の第１粒子８とが互いに結合することにより、第２粒子９同士が多数の第１粒子８を介して接着されている。
【００２０】
また、第１粒子８同士あるいは第１粒子８と第２粒子９との結合は、ある程度の粒形を保持したまま互いの外周の一部で結合している。これは、一般的なセラミックスの焼結のように、セラミック粒子が粒子間の間隙を消滅させるように粒成長し、これら粒成長した粒子同士がその表面の大部分で結合するのとは、結合状態が異なる。本実施形態では、第２の絶縁層７は、同絶縁層７中における多数の粒子間の間隙は、多数の粒子の結合により消滅せず、ある程度の粒形を保持したまま結合した多数の粒子間に残存する。この間隙は、三次元的に見れば互いに連結し、例えば、網目状をなしている。
【００２１】
そして、第２の絶縁層７内における粒子間の間隙には、上述した第１の絶縁層６の充填部６Ｂが介在している。かかる充填部６Ｂは、第１粒子８あるいは第２粒子９と接着しており、これによって、第１の絶縁層６は、単に第２の絶縁層７の主面に対して接着するのみならず、第２の絶縁層７の間隙の内面にも接着することとなり、第１の絶縁層６と第２の絶縁層７との接着面積が大きくなり、第１の絶縁層６と第２の絶縁層７とが強固に接着される。その結果、配線基板１に熱が印加された場合に、金属板２よりも熱膨張係数の大きい第１の絶縁層６が熱膨張しようとしても、その熱膨張が熱膨張係数の小さい第２の絶縁層７によって良好に抑制され、熱膨張係数が第１の絶縁層６よりも小さくなる。それゆえ、配線層５と金属板２との熱膨張の差が小さくなり、両者の界面における熱応力が緩和され、金属板２と複数の配線層５との剥離を良好に抑制できる。
【００２２】
なお、第２の絶縁層７は、３５体積％以下の間隙を有しており、その間隙中に第１の絶縁層６の樹脂が充填されている。また、第２の絶縁層７の６５体積％以上を第１粒子８および第２粒子９が占めており、そのうち第１粒子８は２０体積％以上４０体積％以下含まれており、第２粒子９は６０体積％以上８０体積％以下含まれている。第１粒子８および第２粒子９を構成する無機絶縁材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム等が挙げられる。これらの材料によって形成された第２の絶縁層７の各方向の熱膨張率は、例えば０．６ｐｐｍ／℃以上３ｐｐｍ／℃以下に、ヤング率は１００ＧＰａ以上１５０ＧＰａ以下にそれぞれ設定されている。
【００２３】
また、第２の絶縁層７は、第１の絶縁層６に比較してヤング率が高く、十分に剛性があるため、図３に示すように、第２の絶縁層７を第１の絶縁層６よりも薄く形成しても、樹脂と粒子との熱膨張差から生じる熱応力によって第２の絶縁層７が破壊されることなく、第１の絶縁層６の熱膨張を抑制することができる。その結果、配線層５を薄型化することが可能となり、配線基板５に実装された電子部品の熱を金属板２に効率的に伝導して放熱することができ、ひいては配線基板の信頼性を向上させる。
【００２４】
また、第２の絶縁層７は、第１粒子８よりも粒径の大きな第２粒子９を含んで構成されている。したがって、第１粒子８同士の結合が破壊されることで生じた亀裂が第２粒子９にまで達したとしても、この亀裂が粒径の大きい第２粒子９の表面に沿って迂回するように伸長することになるため、亀裂の伸長に大きなエネルギーが必要となる。その結果、亀裂の伸長を低減でき、第２の絶縁層７が破壊されることを良好に防止できる。
【００２５】
第１粒子８および第２粒子９は、互いに同じ材料で形成しても、異なる材料で形成しても構わないが、同じ材料で形成した方が、粒子同士の結合が強固になり、第２の絶縁層７に生じるクラックを抑制するため好ましい。
【００２６】
導電層４は、各第２の絶縁層７上に部分的に配され、例えば銅等の導電材料によって形成される。また、各配線層５の導電層４同士は、厚み方向に互いに間をあけて配され、ビア導体１８によって上下層の互いの導電層４が電気的に接続されている。なお、導電層４およびビア導体１８は、例えば鉛、錫、銀、金、銅、亜鉛、ビスマス、インジウムまたはアルミニウム等の導電材料によって構成されている。
【００２７】
一方、金属板２および金属板２に接する配線層５の第１および第２の絶縁層６、７には、図７に示すように、これらの厚み方向に貫通する複数のスルーホール１９が設けられ、これらスルーホール１９内にスルーホール絶縁層２０を介してスルーホール導体２１が設けられている。
【００２８】
スルーホール導体２１は、図７に示すように、内部に埋め込み絶縁体２２が充填された筒状体から成り、例えば銅、銀、金、ニッケルまたはクロム等の導電材料により形成され
、金属板２とこの金属板２の両主面に配された一対の複数の絶縁層３を貫通した、スルーホール１９内のスルーホール絶縁層２０の内面に形成され、配線層５同士を電気的に接続している。
【００２９】
なお、スルーホール絶縁層２０は、スルーホール導体２１と金属板２とが接触してスルーホール導体２１同士が電気的に短絡することを良好に防止するためのものである。また、スルーホール絶縁層２０および埋め込み樹脂２２は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料から成る。
【００３０】
＜配線基板の製造方法＞
次に、上述した配線基板１の製造方法について、図９〜図１６を用いて説明する。
【００３１】
（１）まず、図９に示すように、金属板２を準備する。
【００３２】
金属板２は、例えば銅、アルミニウムまたはニッケル等の高伝熱性材料から成る板体に、金属板２の両主面に積層される配線層５同士を電気的に接続するための複数のスルーホール１９を従来周知のエッチング技術等で形成することによって作製される。
【００３３】
なお、金属板２と複数の積層シート３’との接着強度を向上させるために、金属板２の表面を粗化してもよい。金属板２表面の粗化は、例えば蟻酸を主成分とするエッチング液等で金属板２の表面に微細な凹凸を形成することによって行なう。
【００３４】
（２）次に、図１０に示すように、第２の絶縁層７と、第１の絶縁層６に対応する未硬化の樹脂シート６’と、それらを支持する導電性支持体２７とから成る一対の積層シート３’を準備する。
【００３５】
積層シート３’は、次の方法によって作製される。まず、銅箔等の導電性支持体２７上に、多数の第１粒子８および第２粒子９を含む無機絶縁ゾルを塗布し、例えば１５０℃〜２３０℃で２時間加熱することにより、無機絶縁ゾルを乾燥させて支持体１７上に第２の絶縁層７を形成する。この無機絶縁ゾルは、粒径が微小な範囲、例えば１１０ｎｍ以下に設定された多数の第１粒子８を含んでいるため、１５０℃〜２３０℃程度の熱で第１粒子８の表面の原子が活性化し、第１粒子８と第２粒子９とが、および第１粒子８同士が結合し、これによって、粒子８、９同士が強固に結合した第２の絶縁層７が形成される。なお、第２の絶縁層７の内部には粒子間に間隙が形成されている。
【００３６】
一方、樹脂シート６’を別途準備するため、未硬化樹脂を溶剤に溶かしたワニスをＰＥＴフィルム上に塗布し、これを乾燥させることによりＰＥＴフィルム状に樹脂シート６’を形成する。なお、未硬化とは、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ−ステージまたはＢ−ステージの状態である。
【００３７】
そして、例えば真空ラミネーター、ロールラミネーターあるいは真空プレスによって樹脂シート６’を第２の絶縁層７と接するように貼り合わせ、しかる後、ＰＥＴフィルムを樹脂シート６’から剥離することで、積層シート３’が作製される。この貼り合わせの工程では、貼り合わせ時に加圧するともに、樹脂が熱硬化しない温度範囲（樹脂のガラス転移点温度以上、重合開始温度未満）で樹脂シート６’を加熱することにより、樹脂シート６’の樹脂を流動化させ、この流動化した樹脂を第２の絶縁層７の間隙中に充填させる。
【００３８】
なお、導電性支持体２７は、後にパターニングされることでスルーホール導体１２の一部となる。
【００３９】
（３）次に、図１１に示すように、一対の積層シート３’を金属板２の両主面に積層した状態で、この積層体の両主面を加圧しながら加熱する。
【００４０】
積層シート３’は、樹脂シート６’が金属板に接するように積層される。
【００４１】
加熱は、例えば１７０℃〜２２０℃の温度で行なわれ、かかる加熱によって樹脂シート６’を熱硬化させる。この樹脂シート６’の加熱温度がガラス転移点温度を超えると、樹脂が流動化し、この流動化した樹脂が金属板２のスルーホール１９の内部に充填される。そして、さらに加熱が進み加熱温度が樹脂の重合開始温度を超えると、充填された樹脂が熱硬化する。この熱硬化した樹脂のうち、スルーホール内部の樹脂は、後の工程で加工されることでスルーホール絶縁層２０と成り、また、金属板２の両主面上の樹脂は、第１の絶縁層６の基層部６Ａと成り、第２の絶縁層７の間隙に充填された樹脂は、第１の絶縁層６の充填部６Ｂとなる。
【００４２】
（４）続いて、図１２に示すように、導電性支持体２７、第１の絶縁層６、第２の絶縁層７およびスルーホール１９に充填された樹脂を貫通する貫通穴を形成する。
【００４３】
貫通穴は、例えばドリル加工やレーザー加工等によって形成される。
【００４４】
（５）次に、図１３に示すように、前記貫通穴の内面および導電性支持体２７の上面全体に対して、導電材料を被着させ、これを従来周知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術等によってパターニングすることにより、スルーホール導体２１を形成する。
【００４５】
導電材料は、例えば無電解めっき法あるいは電気めっき法により、貫通穴の内壁に被着される。
【００４６】
（６）続いて、図１４に示すように、円筒状のスルーホール導体２１の内部に、樹脂材料等を充填し、埋め込み絶縁体２２を形成する。
【００４７】
埋め込み絶縁体２２は、流動性を有した未硬化樹脂を、スルーホール導体２１の内面に充填し、これを熱硬化させて形成される。
【００４８】
（７）次に、図１５に示すように、第２の絶縁層７上に導電層４を、スルーホール導体２１の端面および埋め込み絶縁体２２を覆うように形成し、第１の絶縁層６、第２の絶縁層７および導電層４から成る配線層５を形成する。
【００４９】
導電層４は、例えば従来周知のセミアディティブ法あるいはサブトラクティブ法等により、所定のパターンに形成される。
【００５０】
（８）その後は、図１６に示すように、（２）、（３）および（７）の工程を順次繰り返すことにより、配線層５が順次積層される。また、必要に応じて、互いに離間した導電層４同士を電気的に接続するためのビア導体１８を配線層５に形成する。
【００５１】
ビア導体１８は、上記（３）および（７）の間のタイミングで、例えばＹＡＧレーザー装置または炭酸ガスレーザー装置により、第１の絶縁層６および第２の絶縁層７にレーザー光を照射し、第１の絶縁層６および第２の絶縁層７を貫通するビアホールを形成するとともに、このビアホール内に、従来周知のセミアディティブ法あるいはサブトラクティブ法等によって導電材料を被着させることで形成される。
【００５２】
以上の工程を経て、配線基板１が完成する。
【００５３】
＜実装構造体＞
次に、図４に示した、配線基板に電子部品が実装された実装構造体について説明する。
【００５４】
実装構造体１７は、配線基板１Ａと、配線基板１Ａの一主面に第１のハンダボール１４を介して実装された電子部品１０と、配線基板１Ａと第１の電子部品１０との間に配されたアンダーフィル２６とを備えたものである。
【００５５】
本実施形態における配線基板１Ａは、基本的な構成は上述した配線基板１と同様であるが、配線基板１Ａにおいては、配線層５の導電層４の一部を露出するように、金属板２の両主面にそれぞれ第１および第２のソルダーレジスト層２４、２５が形成されている点、および第２のソルダーレジスト層２５より露出した導電層４上に、マザーボードとの接続するための第２のハンダボール１５が配されている点が、配線基板１と異なっている。第１および第２のソルダーレジスト層２４、２５は、電子部品を配線基板１Ａに実装する際、および配線基板１Ａをマザーボートへ実装する際に、第１および第２のハンダボール１４、１５が導電層４上で濡れ広がることを抑制し、所望の箇所以外の導電層４に半田が付着することを良好に防止するためのものである。
【００５６】
配線基板１Ａに実装された第１の電子部品１０は、例えばＬＳＩおよびメモリチップ等が挙げられ、例えば複数の第１のハンダボール１４を介してフリップチップ実装等により配線基板１Ａに実装される。
【００５７】
アンダーフィル２６は、配線基板１Ａと第１の電子部品１０との間に充填され、配線基板１Ａと第１の電子部品１０との接続面を保護するためのものであり、例えばエポキシ樹脂あるいはポリイミド樹脂等の樹脂材料により形成される。
【００５８】
＜実装構造体１７の変形例＞
実装構造体１７の変形例として、図５のような実装構造体１７Ａを示す。
【００５９】
実装構造体１７Ａは、実装構造体１７とは配線基板の構成が異なっている。具体的には、実装構造体１７の配線基板１Ａでは、配線層５が金属板２の両主面に設けられていたのに対して、本例における実装構造体１７Ａの配線基板１Ｂでは、金属板２の一主面にのみ配線層５が設けられ、金属板２の他主面が雰囲気中に露出している点で異なる。また、配線基板１Ａでは、第２のハンダボール１３Ｂが金属板２の他主面に配されていたのに対し、本例の配線基板１Ｂでは、第１の電子部品１０の周辺に第２のハンダボール１５が配されている点で、実装構造体１７と異なる。
【００６０】
本例では、このような構成としても実装構造体１７と同様の効果を奏することに加え、金属板２の他主面が雰囲気中に露出していることから、この他主面と外部との間に伝熱を遮るものがなくなり、前記他主面を介して外部に良好に放熱され、実装構造体１７よりもさらに放熱効率を向上させるという顕著な効果を奏する。
【００６１】
＜電子装置＞
次に、図６に示した、電子装置２９について説明する。
【００６２】
図６に示した電子装置２９は、配線基板１Ｃの一主面に第１の電子部品１０が実装された第１実装構造体１７Ｂと、回路基板１２に第２の電子部品１１が実装された第２実装構造体１７Ｃとを備えている。そして、第１実装構造体１７Ｂが、第２実装構造体１７Ｃが有する第２の電子部品１１を覆うように配され、第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体
１７Ｃとが第２のハンダボール１５を介して電気的に接続されている。
【００６３】
第１実装構造体１７Ｂは、先に述べた実装構造体１７と基本的な構成は共通しているが、配線基板の構成が異なっている。具体的には、第１実装構造体１７Ｂの配線基板１Ｃにおいては、金属板２の他主面に設けられた配線層５が凹部を有し、この凹部から金属板２の一部が露出している点で、実装構造体１７の配線基板１Ａとは異なっている。
【００６４】
一方、第２実装構造体１７Ｃは、上述した通り回路基板１２の一主面において、第２の電子部品１１が実装されており、回路基板１２の他主面において、マザーボートと接続するための第３のハンダボール１６を有している。回路基板１２は、第２の電子部品１１を支持する支持部材として機能するとともに、第２の電子部品１１を図示しないマザーボードに電気的に接続するための接続部材として機能するものであり、第３のハンダボール１６によってマザーボードに実装される。
【００６５】
この回路基板１２は、上述した支持部材としての機能ならびに接続部材としての機能を満たす構成であれば、特定の構成に限定されないが、第１実装構造体１７Ｂおよび第２実装構造体１７Ｃの間に印加される熱応力を緩和するために、回路基板１２が、配線基板１〜１Ｃが有する配線層５を順次積層した構成を有することが好ましい。その結果、回路基板１２と配線基板１との熱膨張の差を小さくすることができる。
【００６６】
第２の電子部品１１には、第１の電子部品１０と同様に、例えば発生熱量の大きいＬＳＩおよびメモリチップ等が挙げられる。
【００６７】
そして、第２実装構造体１７Ｃの第２の電子部品１１は、第１実装構造体１７Ｂの配線基板１Ｃが有する凹部に収容され、接着剤２８を介して凹部内から露出する金属板２に接続されている。これにより、第２の電子部品１１が発する熱を、金属板２を介して良好に放出することができる。
【００６８】
なお、接着剤２８は、伝熱性の良い接着材料、例えば未硬化の樹脂材料に銀あるいは銅等の金属粉末を５０体積％〜７０体積％程度、高充填したものが挙げられる。
【００６９】
また、第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃとの間には、第２のハンダボール１５の高さがソルダーレジスト層２５の厚みよりも大きいことに起因して、空間が形成されている。この空間は、樹脂材料等で埋めても構わないが、樹脂材料で埋めずに空気を導入し、この空気を循環させることにより、放熱効率をより向上させることができる。
【００７０】
＜電子装置の製造方法＞
次に、上述した電子装置２９の製造方法を説明する。
【００７１】
（１）まず、第１実装構造体１７Ｂを準備する。
【００７２】
第１実装構造体１７Ｂは、具体的には次のように作製される。まず、上述した配線基板１を準備し、この配線基板１の金属板２の他主面において、配線層５の一部を従来周知のサンドブラスト法によって除去することにより、金属板２の一部を露出させる（図１７参照）。
【００７３】
次に、金属板２の露出面を覆うように、ソルダーレジスト層２５に対応するフィルム状の樹脂前駆体２５’を貼り付ける（図１８参照）。
【００７４】
続いて、従来周知のフォトリソグラフィ技術等により、樹脂前駆体２５’の一部を除去
することによって、再び金属板２の一部を露出させるように配線層５の一部に凹部を形成するとともに、導電層４の一部を露出させる。
【００７５】
そして、露出した導電層４の一部に、例えばスクリーン印刷法によって第２のハンダボール１５を形成し、第１の電子部品１０を実装することによって第１実装構造体１７Ｂが作製される（図１９参照）。
【００７６】
（２）次に、図２０に示すように、第２実装構造体１７Ｃを準備する。
【００７７】
第２実装構造体１７Ｃは、まず、回路基板１２を準備し、この回路基板１２に対して、第２の電子部品１１を実装することによって作製される。なお、回路基板１２としては、従来周知の有機配線基板が用いられる。
【００７８】
（３）最後に、図２１に示すように、第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃとを接続する。
【００７９】
第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃとの接続は、まず、第２実装構造体１７Ｃが有する第２の電子部品１１の第１実装構造体１７Ｂとの接続面に接着剤２８を塗布する。
【００８０】
次に、第１実装構造体１７Ｂの凹部に第２実装構造体１７Ｃの第２の電子部品１１が収容されるように、第１実装構造体１７Ｂを、第２実装構造体１７Ｃ上に位置合わせし、載置する。
【００８１】
続いて、第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃとの積層体を加熱することによって、第１実装構造体１７Ｂが有する第２のハンダボール１５をリフローするとともに、接着剤２８を熱硬化させることによって第１実装構造体１７Ｂと第２実装構造体１７Ｃが接続され、これによって電子装置２９が完成する。
【００８２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更・改良が可能である。
【００８３】
例えば、上記の実施形態に係る配線基板１〜１Ｃでは、金属板２の両主面に設けた電気的な接続を、スルーホール導体２１を介して行なっていたが、金属板２の端部に設けられた配線２３を介して電気的に接続してもよい。その金属板２の端面に設けられた配線２３は、金属板２の端面において切り欠き部を形成して、この切り欠き部の内面に設けるようにしてもよい。金属板２の切り欠き部内面に設けられた配線２３は、図９に示すように、切り欠き部の内面に樹脂体を介して設けられ、スルーホール導体２１の代わりに、金属板２の両主面を電気的に接続するものである。なお、切り欠き部の内面に設けられる配線２３は、配線基板１〜１Ｃを多数個取りするための母基板を、スルーホール導体２１をほぼ半分に分割するように切断することによって形成される。このような方法により、配線２３を形成すれば、スルーホール導体２１を形成することに比較して、金属板２に設けられた樹脂部の体積が小さくなり、放熱効率をより向上させることができる点で好ましい。
【００８４】
また、上述した電子装置２９においては、第２の電子部品１１を金属板２に接着剤２８を介して接続するようにしたが、接着剤はなくても構わない。この場合、第２の電子部品１１を金属板２に接触させることにより、第２の電子部品１１の熱を良好に金属板２に伝熱させることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 配線基板
２ 金属板
３ 絶縁層
３’ 積層シート
４ 導電層
５ 配線層
６ 第１の絶縁層
６’ 樹脂シート
６Ａ 基層部
６Ｂ 充填部
７ 第２の絶縁層
８ 第１粒子
９ 第２粒子
１０ 第１の電子部品
１１ 第２の電子部品
１２ 電子装置
１３ 回路基板
１４ 第１のハンダボール
１５ 第２のハンダボール
１６ 第３のハンダボール
１７、１７Ａ 実装構造体
１７Ｂ 第１実装構造体
１７Ｃ 第２実装構造体
１８ ビア導体
１９ スルーホール
２０ スルーホール絶縁層
２１ スルーホール導体
２２ 埋め込み絶縁体
２３ 配線
２４ 第１のソルダーレジスト層
２５ 第２のソルダーレジスト層
２５’ 前駆体
２６ アンダーフィル
２７ 支持体
２８ 接着剤
２９ 電子装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、複数の絶縁層および該複数の絶縁層上に配された導電層を有し、前記金属板の少なくとも一主面上に配された配線層とを備え、
該配線層の前記複数の絶縁層は、前記金属板の前記一主面に接して設けられた、前記金属板よりも平面方向の熱膨張率が大きい樹脂を主成分とする第１の絶縁層と、該第１の絶縁層に接するように該第１の絶縁層上に積層された、前記金属板よりも平面方向の熱膨張率が小さい第２の絶縁層とを具備しており、
該第２の絶縁層は、無機絶縁材料から成る互いに接続した複数の第１粒子を含んでいるとともに、該複数の第１粒子同士の間隙に前記第１の絶縁層の一部が介在していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板において、
前記配線層は、前記金属板の前記一主面上のみに配されていることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
請求項１に記載の配線基板において、
前記第２の絶縁層は、前記第１粒子を介して互いに接続した、該第１粒子よりも粒径の大きい複数の無機絶縁材料より成る第２粒子をさらに含むことを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項１に記載の配線基板において、
前記第２の絶縁層の厚みは、前記第１の絶縁層の厚みよりも小さいことを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項１に記載の配線基板と、
該配線基板の前記配線層上に実装された電子部品とを備えたことを特徴とする実装構造体。
【請求項６】
請求項１に記載の配線基板と、該配線基板が実装された回路基板と、該回路基板上に実装されるとともに、前記配線層と前記回路基板との間に配置された電子部品とを備えた電子装置において、
前記金属板は、他主面の少なくとも一部が露出しており、この露出部に前記電子部品が接続されていることを特徴とする電子装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子装置において、
前記電子部品は、前記金属板の前記露出部に対して接着剤を介して接続されていることを特徴とする電子装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電子装置において、
前記電子部品は、前記金属板の露出部に接していることを特徴とする電子装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電子装置において、
前記金属板は、両主面に前記配線層を有しているとともに、側面に切り欠き部と、該切り欠き部の内面に形成された絶縁体と、該絶縁体上に形成され、前記金属板の両主面に配された配線層を電気的に接続するための導体とをさらに備えていることを特徴とする電子装置。
【請求項１】
金属板と、複数の絶縁層および該複数の絶縁層上に配された導電層を有し、前記金属板の少なくとも一主面上に配された配線層とを備え、
該配線層の前記複数の絶縁層は、前記金属板の前記一主面に接して設けられた、前記金属板よりも平面方向の熱膨張率が大きい樹脂を主成分とする第１の絶縁層と、該第１の絶縁層に接するように該第１の絶縁層上に積層された、前記金属板よりも平面方向の熱膨張率が小さい第２の絶縁層とを具備しており、
該第２の絶縁層は、無機絶縁材料から成る互いに接続した複数の第１粒子を含んでいるとともに、該複数の第１粒子同士の間隙に前記第１の絶縁層の一部が介在していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板において、
前記配線層は、前記金属板の前記一主面上のみに配されていることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
請求項１に記載の配線基板において、
前記第２の絶縁層は、前記第１粒子を介して互いに接続した、該第１粒子よりも粒径の大きい複数の無機絶縁材料より成る第２粒子をさらに含むことを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項１に記載の配線基板において、
前記第２の絶縁層の厚みは、前記第１の絶縁層の厚みよりも小さいことを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項１に記載の配線基板と、
該配線基板の前記配線層上に実装された電子部品とを備えたことを特徴とする実装構造体。
【請求項６】
請求項１に記載の配線基板と、該配線基板が実装された回路基板と、該回路基板上に実装されるとともに、前記配線層と前記回路基板との間に配置された電子部品とを備えた電子装置において、
前記金属板は、他主面の少なくとも一部が露出しており、この露出部に前記電子部品が接続されていることを特徴とする電子装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子装置において、
前記電子部品は、前記金属板の前記露出部に対して接着剤を介して接続されていることを特徴とする電子装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電子装置において、
前記電子部品は、前記金属板の露出部に接していることを特徴とする電子装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電子装置において、
前記金属板は、両主面に前記配線層を有しているとともに、側面に切り欠き部と、該切り欠き部の内面に形成された絶縁体と、該絶縁体上に形成され、前記金属板の両主面に配された配線層を電気的に接続するための導体とをさらに備えていることを特徴とする電子装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−７７６９９（Ｐ２０１３−７７６９９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６７５８（Ｐ２０１１−２１６７５８）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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